Istanbul có một số câu lạc bộ thể thao thuộc vào hàng lâu đời nhất của Thổ Nhĩ Kỳ. Một trong số đó là Beşiktaş J.K., câu lạc bộ đầu tiên của Thổ Nhĩ Kỳ, thành lập năm 1903 và từng có thời là câu lạc bộ duy nhất nên nó đôi khi từng thi đấu với tư cách đội tuyển quốc gia[90]. Trong khi đội bóng của nó đã có những thời kì thống trị giải quốc gia, các đội Galatasaray S.K. và Fenerbahçe S.K. thể hiện tốt hơn khi thi đấu quốc tế và ngang ngửa nhau trong việc giành nhiều chức vô địch giải chuyên nghiệp Süper Lig nhất[189][190]. Galatasaray và Fenerbahçe là hai đội kình địch với nhau từ lâu, Galatasary nằm ở bờ châu Âu trong khi Fenerbahçe ở bờ châu Á của thành phố[189]. Istanbul có bốn đội bóng rổ-Anadolu Efes S.K., Beşiktaş, Fenerbahçe Ülker và Galatasaray Medical Park chơi ở giải ngoại hạng Vô địch Bóng rổ Thổ Nhĩ Kỳ[191].

Nhiều cơ sở thể thao của Istanbul được xây dựng hoặc nâng cấp từ năm 2000 trong nỗ lực của thành phố tranh chức đăng cai các kỳ Thế vận hội Mùa hè. Sân vận động Olympic Atatürk, sân vận động đa năng lớn nhất Thổ Nhĩ Kỳ hoàn thành vào năm 2002 như một nơi tổ chức hàng đầu của Hiệp hội Các Liên đoàn Điền kinh Quốc tế (IAAF) cho các sự kiện điền kinh[192]. Sân vận động này cũng là nơi diễn ra trận Chung kết UEFA Champion League 2005 và hiện là sân nhà của đội bóngİstanbul Büyükşehir Belediyespor. Sân vận động Şükrü Saracoğlu, sân nhà của đội Fenerbahçe, tổ chức trận chung kết Cúp UEFA 2009 ba năm sau khi khánh thành, và Cung thể thao Türk Telekom mở năm 2011 thay cho Sân vận động Ali Sami Yen làm sân nhà cho đội Galatasary[193][194]. Cả ba sân này đều là các sân 4 sao cao cấp (từng là 5 sao) theo tiêu chuẩn UEFA[lower-alpha 6].

Sân vận động mái vòm Sinan Erdem, là một trong số các cung thể thao trong nhà lớn nhất châu Âu, từng đăng cai giải Cúp Bóng rổ FIBA Thế giới 2010, và Giải Vô địch Điền kinh Thế giới IAAF 2012 và vòng tứ kết Giải Vô địch Bóng rổ châu Âu 2011-2012. Trước khi sân này hoàn thành, Cung thể thao Abdi İpekçi là cung thể thao trong nhà chính của Istanbul, nơi tổ chức vòng chung kết Vô địch Bóng rổ châu Âu 2001[198]. Bên cạnh đó, nhiều cung thể thao, nhà thi đấu khác đã được xây dựng kể từ năm 2000, mới nhất là Cung thể thao Ülker với sức chứa 13,800 người, mở cửa năm 2012[199]. Bất chấp việc xây dựng nở rộ, năm lần tranh quyền đăng cai Thế vận hội Mùa hè liên tiếp-2000, 2004, 2008, 2012, 2020 cũng như Giải vô địch bóng đá châu Âu 2012 và 2016 đều bất thành[200].

Đường đua Istanbul là một chặng trong lộ trình giải Vô địch Đua xe du lịch Thế giới và giải European Le Mans Series vào năm 2005 và 2006, nhưng từ đó tới nay chưa có thêm cuộc đua quốc tế nào qua đường đua này[201][202]. Vào thời kỳ mở cửa, Đường đua Istanbul cũng từng đăng cai giải Grand Prix Thổ Nhĩ Kỳ thường niên những năm 2005-2011; tương lai của đường đua này không rõ ràng do những vấn đề tài chính[203]. Câu lạc bộ Đua thuyền Istanbul, thành lập năm 1952, tổ chức một số cuộc đua, triển lãm và các sự kiện ở trong và xung quanh Istanbul mỗi năm[204][205]. Câu lạc bộ Đua thuyền ngoài khơi Thổ Nhĩ Kỳ cũng tổ chức một số cuộc đua lớn, trong đó uy tín nhất là cuộc đua tranh Cúp Hải quân[206]. Istanbul đôi khi cũng là điểm dừng của Giải Vô địch Thuyền máy F1 Thế giới, tuy rằng lần cuối cùng giải này xuất hiện ở Bosphorus là vào năm 2000[207].